標題：
火炎山沖積扇的侵蝕與堆積變遷
作者：
台灣地形研究室
作者說明：
臺灣大學地理環境資源學系
內文：
編者按：本文主要是由林務局新竹林區管理處有關三義火炎山自然保留區的研究報告所整理出，有關火炎山歷年礫石層的侵蝕、沖積的現象。並利用航空攝影測量方法，比較礫石沖刷量。希望瞭解火炎山自然保留區的侵蝕、搬運與堆積的特性。本刊特別感謝新竹林區管理處過去三年的協助與支持。
一、前言
本文利用歷年航空照片立體像對，以及數位航測方法，將沖積扇因降雨事件發生而產生變動，造成沖積扇規模的改變，加以紀錄比較。
二、沖積扇的變遷
以民國75年為基準，經過五年，整個沖積扇面上發生了變化，而變化最大的就是第3集水區沖積扇。原本植生的位置被新沖積扇所取代，造成植生的面積大幅減少，分佈地點也從3號集水區沖積扇的左下方跑到了右下方，而這個區域在民國75年的圖上應為當時新沖積扇的位置。依據觀察，火炎山沖積扇扇面如果沒有遭到新的堆積物掩蓋，約五年後可以發展成茂密的林相。
此植生區的茂密程度不遜於集水區上游。高程變遷圖顯示，在對應區域的高度與民國75年相比，並沒有顯著的改變，代表此一區域已經有長時間的穩定，甚至可能在民國75年之後2、3號集水區的主河道便改道不再往此區堆積。
從植生區域減少的趨勢上，在4、5號兩個集水區下方發生了大事件，原本茂密的植生區全部消失，取而代之的是許多可辨識的舊河道，顯示這裡曾經被沖積扇主流經過。從圖中的侵蝕與堆積資料觀察，此一區域的高度值大幅度的增加。經計算結果，約比民國75年高了10公尺 以上平均一年堆高達到2公尺 。
相同的情況也發生在1、2號集水區的下游。從地貌圖與堆積侵蝕資料觀察，這兩個集水區也一起向外沖出了新集水區，2號集水區主流並向右轉與1號集水區主流互擠，使集水區的扇面形狀成為長條型。就變化規模而言，剖面線變動高度不若3、4、5號集水區，新沖積扇也沒有直接擴張到馬路邊緣，沖出的土石量並沒有很大。
經過民國80年的大變動，民國81～82年相對的變化較小。在民國80年3號集水區沖積扇聯合堆積出一大片的區域，甚至跨過馬路進入大安溪河床。但在民國82年的圖中，沖積扇發生了退縮的現象，並在前端出現了崖面。依常理判斷，火炎山沖積扇面沒有什麼變化時，代表沒有大的降雨事件發生。也就是說，大安溪溪水不會漫過路面（高差約8公尺 ），對沖積扇的扇端進行侵蝕作用，帶走這些物質。最有可能造成這個情況的，推測可能是人為活動才有能力搬運那麼大量的土石。
民國82～87年間，沖積扇又發生了變化。根據民國87年的圖顯示，3號集水區沖積扇的主流，至少曾經發生過兩次大的沖積事件。原因在於民國87年地貌圖中，不論是那個集水區、不管是新的沖積扇，還是舊的沖積扇區域，都往前推進到了馬路旁邊，與民國82年離馬路還有一段距離的位置不同，據此推斷至少曾經有一次大規模的事件發生，使得所有的集水區都發生了變化。而在3、4、5號集水區，又可以觀察到新的沖積扇發育，堆疊在舊的沖積扇上。
民國88年的兩次颱風，顯然對火炎山沖積扇造成一些影響。相對於88年6月之前的穩定，民國89年有2個集水區沖積扇發生了變動。1、2號集水區還是維持著舊的沖積扇型態，侵蝕與堆積資料上的高度也沒有大改變。主河道有些變化，1號集水區主流更往左偏，利用兩個扇面邊緣連接的凹地，沖蝕出新的大河道。2號集水區則產生了斷流的現象，河道在出谷口後消失，只留下前期的舊河道。推測可能是因為沖積扇土石堆積過高，加上礫石的孔隙率大，水一進入沖積扇就快速下滲，無法補充地表河道成為乾溝。至於下方的帶狀裸露地，可能是人為活動所留下的痕跡。
3號集水區沖積扇又成為變動最大的沖積扇。扇端因為新沖積扇的產生，向外跨過道路流進大安溪河床。跟前幾次情況比較不同的是新沖積扇發生時，原本在沖積扇左側的主流流路沒有改道，到了扇央的中下段開始向兩邊分岔。新的土石堆積也沿著主河道，在快要接進馬路的地方才展開扇面。不過，對侵蝕與堆積資料，在3號集水區沖積扇附近沒有高度變化，幾乎維持著與上個年度相同的高度。這可能意味著，原本在扇頂、扇央的物質被帶到下方堆積成新的沖積扇，而從上游集水區帶來的土方量剛好補充了向下流失的土方量，達成了變動的平衡，地表的高度沒有改變。
4、5號集水區在民國89年的地貌圖中，沖積扇區域也發生了變動，在集水區的下方沖出新的沖積扇，由於量不大，侵淤圖的高度並沒有明顯增加。根據航空照片的判釋，這個沖積扇主要還是由第5集水區沖積扇的物質來造成的。從立體像對中發現，地貌圖中5號集水區的主流往右轉彎，與4集水區的主流方向堆積新沖積扇，只留下沖積扇旁邊一小片凹地給4號集水區的主流當流路，使得4號集水區的出口累積的土石無法帶出，形成少量的堆積現象。
由於沒有颱風的侵襲，民國89～90年的變化不大。1、2、3號集水區下方沒有任何新的沖積扇發生，植生的面積也比去年增加。主河道除了2號集水區重新貫通上一年之前的舊河道，沿著舊沖積扇的邊緣往扇端流去，其餘都穩定的留在原來的位置。在4、5號兩個集水區，去年微幅堆積的沖積扇，在這個年度卻有消退的現象。就地貌來看，上一年沖積出的新沖積扇外型上有稍稍往外擴大一點，但非由新的事件所造成。不過，代表扇面穩定的植生，並沒有大量的覆蓋在沖積扇上。一個原因為當地仍然在發生小規模的變化，造成扇面的變動使植物無法生長。
由於納莉颱風帶來的充沛雨量（880公釐 ），造成民國91年沖積扇面上的大變化，而且是全面性的。從1號到5號集水區，都沖出了相當多的土石。1號集水區照著舊沖積扇的扇面持續加高；2號集水區可能是沖出的土方量較小，無力突破過去被束縮的範圍，只堆積出一長條型的新扇面。3號集水區原本發生變動的機率就高，在發生大規模的降雨事件下，再度帶出大量的土石形成新扇。民國91年3號集水區沖積扇的新扇面除了沖出馬路進入大安溪床的區域外，新扇面也是沿著舊扇面堆積，並沒有再往左或往右去侵蝕。因為改道堆積，1、2號集水區堆高了約5公尺 ，3號集水區沖積出的高度變化較小。
4、5號兩個沖積扇帶出不少土石堆積，其堆積的高度與範圍甚至超過了89年沖積出來的土方量。4號沖積扇的大變動，除了將5號集水區的主流擠回左邊，甚至將原本堆積在出口達十年以上（75年時開始堆積）的穩定土石堆沖破，其能量可見一斑。整個沖積扇扇面的高度，亦達到了75年以來的最高點。
火炎山隧道於94年年底完工，95年元月一號正式通車，完工至今將近一年。95年夏季期間無往年颱風所帶來的豪大雨事件，對研究區內的沖蝕作用不如過去幾年強烈。且此二年度間沖積扇面的高程變化，發現堆積作用大致是沿著隧道主體分佈，另外在各子沖積扇扇頂部份出口，亦有少部分小面積的堆積出現。侵蝕現象零散分佈於扇面上，並無明顯空間集中的現象。在沖積扇下方邊緣處為過去苗栗140縣道位置，並有部分侵蝕出現，此區域苗栗縣政府會有定期清淤工作進行，無法斷定是否由自然營力所作用造成。
三、結語
綜合以上的結果，可以發現每個集水區下游沖積扇在不同的情況發生時，發生的反應不盡相同。倘若降雨事件的規模不大，通常只有3號集水區會發生反應。如果暴雨規模極大（如民國90年納莉颱風），則所有的集水區都會有反應發生（圖2）。而其中3號集水區可能因為集水區面積大、土方供應量較足，河道主流與下方沖積扇發生的變化次數最多。1、2號沖積扇在前期比較活躍而容易發生變化，但在後期變化的次數就減少了。反觀4、5號兩個集水區則與1、2號相反，前期多屬於流路的改變，近幾年來較容易將土石沖出改變高度，並在民國91年的時候達到最高點。
此外，火炎山隧道建置完成之後，對於沖積扇的變動有何影響，從94-95年度（圖3）無法歸納出受隧道影響的結果，實際情形為何值得後續觀察與研究分析。
圖1、民國75～80年沖積扇地貌變遷圖（1986/05/04 ～1991/10/07 ）
一、前言
本文利用歷年航空照片立體像對，以及數位航測方法，將沖積扇因降雨事件發生而產生變動，造成沖積扇規模的改變，加以紀錄比較。
二、沖積扇的變遷
以民國75年為基準，經過五年，整個沖積扇面上發生了變化，而變化最大的就是第3集水區沖積扇。原本植生的位置被新沖積扇所取代，造成植生的面積大幅減少，分佈地點也從3號集水區沖積扇的左下方跑到了右下方，而這個區域在民國75年的圖上應為當時新沖積扇的位置。依據觀察，火炎山沖積扇扇面如果沒有遭到新的堆積物掩蓋，約五年後可以發展成茂密的林相。
此植生區的茂密程度不遜於集水區上游。高程變遷圖顯示，在對應區域的高度與民國75年相比，並沒有顯著的改變，代表此一區域已經有長時間的穩定，甚至可能在民國75年之後2、3號集水區的主河道便改道不再往此區堆積。
從植生區域減少的趨勢上，在4、5號兩個集水區下方發生了大事件，原本茂密的植生區全部消失，取而代之的是許多可辨識的舊河道，顯示這裡曾經被沖積扇主流經過。從圖中的侵蝕與堆積資料觀察，此一區域的高度值大幅度的增加。經計算結果，約比民國75年高了
相同的情況也發生在1、2號集水區的下游。從地貌圖與堆積侵蝕資料觀察，這兩個集水區也一起向外沖出了新集水區，2號集水區主流並向右轉與1號集水區主流互擠，使集水區的扇面形狀成為長條型。就變化規模而言，剖面線變動高度不若3、4、5號集水區，新沖積扇也沒有直接擴張到馬路邊緣，沖出的土石量並沒有很大。
經過民國80年的大變動，民國81～82年相對的變化較小。在民國80年3號集水區沖積扇聯合堆積出一大片的區域，甚至跨過馬路進入大安溪河床。但在民國82年的圖中，沖積扇發生了退縮的現象，並在前端出現了崖面。依常理判斷，火炎山沖積扇面沒有什麼變化時，代表沒有大的降雨事件發生。也就是說，大安溪溪水不會漫過路面（高差約
民國82～87年間，沖積扇又發生了變化。根據民國87年的圖顯示，3號集水區沖積扇的主流，至少曾經發生過兩次大的沖積事件。原因在於民國87年地貌圖中，不論是那個集水區、不管是新的沖積扇，還是舊的沖積扇區域，都往前推進到了馬路旁邊，與民國82年離馬路還有一段距離的位置不同，據此推斷至少曾經有一次大規模的事件發生，使得所有的集水區都發生了變化。而在3、4、5號集水區，又可以觀察到新的沖積扇發育，堆疊在舊的沖積扇上。
民國88年的兩次颱風，顯然對火炎山沖積扇造成一些影響。相對於88年6月之前的穩定，民國89年有2個集水區沖積扇發生了變動。1、2號集水區還是維持著舊的沖積扇型態，侵蝕與堆積資料上的高度也沒有大改變。主河道有些變化，1號集水區主流更往左偏，利用兩個扇面邊緣連接的凹地，沖蝕出新的大河道。2號集水區則產生了斷流的現象，河道在出谷口後消失，只留下前期的舊河道。推測可能是因為沖積扇土石堆積過高，加上礫石的孔隙率大，水一進入沖積扇就快速下滲，無法補充地表河道成為乾溝。至於下方的帶狀裸露地，可能是人為活動所留下的痕跡。
3號集水區沖積扇又成為變動最大的沖積扇。扇端因為新沖積扇的產生，向外跨過道路流進大安溪河床。跟前幾次情況比較不同的是新沖積扇發生時，原本在沖積扇左側的主流流路沒有改道，到了扇央的中下段開始向兩邊分岔。新的土石堆積也沿著主河道，在快要接進馬路的地方才展開扇面。不過，對侵蝕與堆積資料，在3號集水區沖積扇附近沒有高度變化，幾乎維持著與上個年度相同的高度。這可能意味著，原本在扇頂、扇央的物質被帶到下方堆積成新的沖積扇，而從上游集水區帶來的土方量剛好補充了向下流失的土方量，達成了變動的平衡，地表的高度沒有改變。
4、5號集水區在民國89年的地貌圖中，沖積扇區域也發生了變動，在集水區的下方沖出新的沖積扇，由於量不大，侵淤圖的高度並沒有明顯增加。根據航空照片的判釋，這個沖積扇主要還是由第5集水區沖積扇的物質來造成的。從立體像對中發現，地貌圖中5號集水區的主流往右轉彎，與4集水區的主流方向堆積新沖積扇，只留下沖積扇旁邊一小片凹地給4號集水區的主流當流路，使得4號集水區的出口累積的土石無法帶出，形成少量的堆積現象。
由於沒有颱風的侵襲，民國89～90年的變化不大。1、2、3號集水區下方沒有任何新的沖積扇發生，植生的面積也比去年增加。主河道除了2號集水區重新貫通上一年之前的舊河道，沿著舊沖積扇的邊緣往扇端流去，其餘都穩定的留在原來的位置。在4、5號兩個集水區，去年微幅堆積的沖積扇，在這個年度卻有消退的現象。就地貌來看，上一年沖積出的新沖積扇外型上有稍稍往外擴大一點，但非由新的事件所造成。不過，代表扇面穩定的植生，並沒有大量的覆蓋在沖積扇上。一個原因為當地仍然在發生小規模的變化，造成扇面的變動使植物無法生長。
由於納莉颱風帶來的充沛雨量（
4、5號兩個沖積扇帶出不少土石堆積，其堆積的高度與範圍甚至超過了89年沖積出來的土方量。4號沖積扇的大變動，除了將5號集水區的主流擠回左邊，甚至將原本堆積在出口達十年以上（75年時開始堆積）的穩定土石堆沖破，其能量可見一斑。整個沖積扇扇面的高度，亦達到了75年以來的最高點。
火炎山隧道於94年年底完工，95年元月一號正式通車，完工至今將近一年。95年夏季期間無往年颱風所帶來的豪大雨事件，對研究區內的沖蝕作用不如過去幾年強烈。且此二年度間沖積扇面的高程變化，發現堆積作用大致是沿著隧道主體分佈，另外在各子沖積扇扇頂部份出口，亦有少部分小面積的堆積出現。侵蝕現象零散分佈於扇面上，並無明顯空間集中的現象。在沖積扇下方邊緣處為過去苗栗140縣道位置，並有部分侵蝕出現，此區域苗栗縣政府會有定期清淤工作進行，無法斷定是否由自然營力所作用造成。
三、結語
綜合以上的結果，可以發現每個集水區下游沖積扇在不同的情況發生時，發生的反應不盡相同。倘若降雨事件的規模不大，通常只有3號集水區會發生反應。如果暴雨規模極大（如民國90年納莉颱風），則所有的集水區都會有反應發生（圖2）。而其中3號集水區可能因為集水區面積大、土方供應量較足，河道主流與下方沖積扇發生的變化次數最多。1、2號沖積扇在前期比較活躍而容易發生變化，但在後期變化的次數就減少了。反觀4、5號兩個集水區則與1、2號相反，前期多屬於流路的改變，近幾年來較容易將土石沖出改變高度，並在民國91年的時候達到最高點。
此外，火炎山隧道建置完成之後，對於沖積扇的變動有何影響，從94-95年度（圖3）無法歸納出受隧道影響的結果，實際情形為何值得後續觀察與研究分析。
圖1、民國75～80年沖積扇地貌變遷圖（
圖2、民國90～91年沖積扇地貌變遷圖（2001/0305～
圖3、民國94～95年沖積扇地貌變遷圖/08/02）